孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种孤立电力系统中脉冲负载能量控制方法及系统，包括：S1，通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长；其中，所述预设优化模型的目标为所述多个脉冲负载的供电收益之和最大，且在预设优化时间段内，所述目标对应的目标函数中对每个脉冲负载的充电次数向下取整，所述预设优化模型的约束条件包括脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件；S2，根据每个超级电容的充电接入时刻和充电时长，对每个超级电容的充放电进行控制，以实现对所述多个脉冲负载的能量调控。本发明专利技术实施例提供的方法更适应于实际操作，能够更好的对孤立电力系统中脉冲负载的能量进行调控。

【技术实现步骤摘要】
孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法及系统
本专利技术实施例涉及能源
，更具体地，涉及一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法及系统。
技术介绍
孤立电力系统可能需要给脉冲负载供电，一旦被触发，脉冲负载将在短时间内消耗大量能量，功率常在兆瓦(MW)量级以上。孤立电力系统中能量由发电机提供，储能设备作为辅助，为了保证电力系统安全运行，必须保持功率瞬时平衡。在没有合理安排脉冲负载的情况下，电力系统可能失去稳定性至崩溃。另一方面，希望在给定的时间段内，供电收益最大，即为脉冲负载供电的次数尽可能多。有多个脉冲负载时，在稳定性分析中需要考虑它们的共同作用，并且最大化供电总收益。如图1所示，因为脉冲负载功率非常大，孤立电力系统不是直接对脉冲负载供电，而是通过超级电容作为能量的中间介质。在S1闭合S2断开时，超级电容与孤立电力系统相连，孤立电力系统为超级电容充电，充电功率为PC。超级电容充电完毕后，S1断开S2闭合，超级电容与孤立电力系统断开，对脉冲负载放电。超级电容充电的时间比放电时间长，就可以使充电功率PC比脉冲负载所需功率小，从而让孤立电力系统可以承担。在给脉冲负载供电时，为了保证孤立电力系统的稳定并且最大化供电收益，现有技术中提出的优化模型，利用孤立电力系统暂态稳定性判据，给出一种能保证孤立电力系统不失稳的脉冲负载约束，在此基础上设计了基于粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization，PSO算法)的脉冲负载能量调控方法，最大化给定时间段内为多个脉冲负载供电的总收益。但是，上述调控方法中优化模型比较简单，并未考虑实际操作中的运行约束，使得上述调控方法在孤立电力系统实际调控中适应性较差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法及系统。一方面本专利技术实施例提供了一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法，所述孤立电力系统包括多个脉冲负载以及多个超级电容，所述多个脉冲负载与所述多个超级电容一一对应，所述方法包括：S1，通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长；其中，所述预设优化模型的目标为所述多个脉冲负载的供电收益之和最大，且在预设优化时间段内，所述目标对应的目标函数中对每个脉冲负载的充电次数向下取整，所述预设优化模型的约束条件包括脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件；S2，根据每个超级电容的充电接入时刻和充电时长，对每个超级电容的充放电进行控制，以实现对所述多个脉冲负载的能量调控。进一步地，所述脉冲负载充电次数约束条件为：在所述预设优化时间段内，每个脉冲负载的充电次数大于其充电次数下限且小于其充电次数上限。进一步地，所述非常数脉冲负载可用功率约束条件为：在所述预设优化时间段内，所述多个超级电容的总充电功率不大于所述多个脉冲负载的可用功率。进一步地，所述预设优化模型的约束条件还包括总充电功率变化率约束条件，所述总充电功率变化率约束条件为：在所述预设优化时间段内，所述多个超级电容的总充电功率的变化率处于预设范围内。进一步地，在步骤S1中，所述通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长，具体包括：S11，在所述预设优化时间段开始时，简化所述预设优化模型，求解简化后的预设优化模型得到第一可行解，并采用所述第一可行解对所述多个脉冲负载进行第一次充电；S12，在对所述多个脉冲负载进行第一次充电过程中，利用基于可行解保留策略的PSO算法对所述预设优化模型进行求解，得到第二可行解，所述第二可行解包括每个超级电容的充电接入时刻及充电时长。进一步地，在步骤S12之后，所述方法还包括：采用所述第二可行解对所述多个脉冲负载进行第二次充电；在对所述多个脉冲负载进行第二次充电过程中，利用基于可行解保留策略的PSO算法对所述预设优化模型进行求解，得到第三可行解，并在每个脉冲负载的第二次充电结束后，采用所述第三可行解对每个脉冲负载进行第三次充电，重复上述步骤直至所述预设优化时间段结束。进一步地，所述基于可行解保留策略的PSO算法包括：在初始化各点时，随机初始化各点后检查初始化后的各点是否满足约束条件，如果不满足，那么重新随机初始化，直至满足约束；在迭代中更新点的位置时，如果计算得出的新位置不满足约束，则不更新。另一方面本专利技术实施例提供了一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控系统，所述孤立电力系统包括多个脉冲负载以及多个超级电容，所述多个脉冲负载与所述多个超级电容一一对应，所述系统包括：计算模块，用于通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长；其中，所述预设优化模型的目标为所述多个脉冲负载的供电收益之和最大，且在预设优化时间段内，所述目标对应的目标函数中对每个脉冲负载的充电次数向下取整，所述预设优化模型的约束条件包括脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件；调控模块，用于根据每个超级电容的充电接入时刻和充电时长，对每个超级电容的充放电进行控制，以实现对所述多个脉冲负载的能量调控。第三方面专利技术实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述方法。第四方面专利技术实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述方法。本专利技术实施例提供的一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法及系统，通过将目标函数中每个脉冲负载的充电次数向下取整，并引入脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件，避免了优化时间段的局限性，限制了脉冲负载的充电次数和超级电容的充电总功率，相比于现有技术，本专利技术实施例提供的方法更适应于实际操作，能够更好的对孤立电力系统中脉冲负载的能量进行调控。附图说明图1为现有技术中只包含一个脉冲负载的孤立电力系统的电路示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法的流程图；图3为本专利技术实施例中第i种脉冲负载对应的超级电容的充电功率曲线；图4为本专利技术实施例中PSO算法的流程图；图5为本专利技术实施例中基于可行解保留策略的PSO算法的流程图；图6为本专利技术实施例中快速寻找可行解的两种情况示意图；图7为本专利技术实施例中滚动优化流程示意图；图8为本专利技术实施例的实例中情形1对应的总功率波线图；图9为本专利技术实施例的实例中情形2对应的总功率波线图；图10为本专利技术实施例的实例中情形3对应的总功率波线图；图11为本专利技术实施例的实例中情形4对应的总功率波线图；图12为本专利技术实施例提供的一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在含有多个脉冲负载的孤立电力系统中，配备了与多个脉冲负载一一对应的多个超级电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法，所述孤立电力系统包括多个脉冲负载以及多个超级电容，所述多个脉冲负载与所述多个超级电容一一对应，其特征在于，所述方法包括：S1，通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长；其中，所述预设优化模型的目标为所述多个脉冲负载的供电收益之和最大，且在预设优化时间段内，所述目标对应的目标函数中对每个脉冲负载的充电次数向下取整，所述预设优化模型的约束条件包括脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件；S2，根据每个超级电容的充电接入时刻和充电时长，对每个超级电容的充放电进行控制，以实现对所述多个脉冲负载的能量调控。

【技术特征摘要】
1.一种孤立电力系统中脉冲负载能量调控方法，所述孤立电力系统包括多个脉冲负载以及多个超级电容，所述多个脉冲负载与所述多个超级电容一一对应，其特征在于，所述方法包括：S1，通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长；其中，所述预设优化模型的目标为所述多个脉冲负载的供电收益之和最大，且在预设优化时间段内，所述目标对应的目标函数中对每个脉冲负载的充电次数向下取整，所述预设优化模型的约束条件包括脉冲负载充电次数约束条件和非常数脉冲负载可用功率约束条件；S2，根据每个超级电容的充电接入时刻和充电时长，对每个超级电容的充放电进行控制，以实现对所述多个脉冲负载的能量调控。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述脉冲负载充电次数约束条件为：在所述预设优化时间段内，每个脉冲负载的充电次数大于其充电次数下限且小于其充电次数上限。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述非常数脉冲负载可用功率约束条件为：在所述预设优化时间段内，所述多个超级电容的总充电功率不大于所述多个脉冲负载的可用功率。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预设优化模型的约束条件还包括总充电功率变化率约束条件，所述总充电功率变化率约束条件为：在所述预设优化时间段内，所述多个超级电容的总充电功率的变化率处于预设范围内。5.根据权利要求1-4任一项所述方法，其特征在于，在步骤S1中，所述通过求解预设优化模型，获取所述多个超级电容中每个超级电容的充电接入时刻及充电时长，具体包括：S11，在所述预设优化时间段开始时，简化所述预设优化模型，求解简化后的预设优化模型得到第一可行解，并采用所述第一可行解对所述多个脉冲负载进行第一次充电；S12，在对所述多个脉冲负载进行第一次充电过程中，利用基于可行解保留策略的粒子群优化PSO算法对所述预设优化模型进行求解，得到第二可行解，所述第二可行解包括每个超级电容的充电接入时刻及...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，李凡，黄少伟，沈沉，梅生伟，谢睿，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11